Todo transformador parte de um mesmo conceito, sendo composto por circuito primário, circuito secundário e núcleo. Neste, transfere-se a energia de um circuito para o outro por meio do campo magnético (saiba mais sobre transformadores lendo este artigo). O mesmo ocorre com o transformador de corrente para medição e proteção (TC). Portanto, o TC, assim como o transformador de potencial (TP), é um dos principais componentes dos sistemas de medição e proteção da rede elétrica. Enquanto isso, os disjuntores são responsáveis por interromper a conexão elétrica, enquanto os relés acionam os disjuntores no momento adequado graças à informação recebida pelos equipamentos de medição.
Devido à alta tensão e corrente da rede, há a necessidade de equipamentos que convertam os níveis dessas grandezas para valores que permitam realizar uma manipulação fácil e segura. Os TCs tornam possível medir com precisão essas grandezas, mantendo os equipamentos de medição isolados da rede.
Função do Transformador de Corrente
O transformador de corrente, como o nome sugere, tem a função de isolar os equipamentos de proteção e fornecer, no seu secundário, uma corrente proporcional à corrente do primário em valores adequados à operação dos equipamentos. Conforme a norma ABNT ou ANSI, a corrente no secundário costuma ser de 5A, enquanto nas normas europeias costuma girar em torno de 1A.
Nas condições normais de operação, pode-se definir o TC como um transformador ideal em que a corrente no secundário é expressa por:
Onde:
Is= corrente no secundário;
Ip= corrente no primário;
Np= número de espiras no primário e
Ns= número de espiras no secundário.
Instalação do Transformador de corrente para medição e proteção
Para medir a corrente, é necessário ligar o TC em série no circuito a ser medido. Como geralmente a corrente é alta, o condutor do enrolamento primário deve ter uma seção transversal adequada e com poucas espiras. O objetivo é apresentar pouca resistência e reatância para não haja interferência no sistema que está sendo medido.
Aspectos Construtivos do TC para medição e proteção
Em circuitos de corrente elevada, a área da seção do condutor necessária pode tornar inviável que a bobina envolva o núcleo. Por consequência, em vez disso, o núcleo envolve o condutor primário (Figura 1). Esse TC denomina-se como tipo bucha ou tipo barra (Figura 2). Ele apresenta baixa reatância, enquanto a bobina secundária apresenta o maior número possível de espiras. Com isso, elas envolvem completamente o núcleo e, por fim, minimizam a reatância de dispersão, tornando-a desprezível. Consequentemente, a relação de transformação passa a ser Ns/1, pois o número de espiras no primário é 1. Na norma ABNT, esse tipo de TC identifica-se pela letra B, e na norma ANSI pela letra L.
Representação em diagramas e esquemas elétricos
Em síntese, nos esquemas elétricos, mostram-se as polaridades das bobinas do TC por pontos. Assim, no primário, o ponto indica onde a corrente primária entra. Por outro lado, no secundário, o ponto indica onde a corrente secundária sai, conforme a seguinte representação:
Reatância do Transformador de Corrente para medição e proteção
Concisamente, os TCs de alta reatância, identificados, respectivamente, pela letra A na norma ABNT e pela letra H na ANSI, são aqueles em que o condutor da bobina primária enrola-se no núcleo, assim como um transformador comum. Em síntese, esses TCs apresentam melhor sensibilidade e qualidade de medição. No entanto, requerem isolamento de alta tensão. Além disso, não se pode desprezar a reatância de dispersão do circuito.
Carga no secundário do TC para medição e proteção
Para se calcular a carga máxima no secundário de um transformador de corrente para medição e proteção, utiliza-se a seguinte equação:
Onde Vmax representa a tensão máxima no secundário e Zcarga é a soma da resistência dos fios mais a resistência dos relés. Por sua vez, Is representa a corrente no secundário. Para um transformador TSA06TCA, da Tamura, seguindo a NBR 6856, cuja tensão máxima é 0,6 kV, fator de sobrecorrente de 80 e corrente secundária nominal de 5 A:
Essa impedância de carga é conhecida como carga padrão e possui fator de potência indutivo de 60°.
Portanto, é importante conhecer a carga que será ligada ao TC para medição e proteção antes de fazer a especificação dele. Ou, então, definir a carga que será ligada com base nas especificações do TC adquirido.
